[发明专利]具有操作阻力的燃料补给系统装置

说明书

本申请为2007年10月16日递交的、国际申请日为2005年02月16日、发明名称为“具有操作阻力的燃料补给系统装置”、申请号为200580049493.7的发明专利申请的分案申请。

交叉引用

本申请案为2004年11月1日在美国提出申请，案号第10/978,949号，专利名称为“燃料盒的阀门”的审查中专利申请案的部分连续申请案，而该申请案则为2003年7月29日在美国提出申请，案号第10/629,006号，专利名称为“含连接阀门的燃料盒”的审查中专利申请案的部分连续申请案。现将第‘949号申请案及‘006号申请案中所揭示的内容完整并入本文中参考。

技术领域

本发明涉及一种供给各种燃料电池使用的燃料补给系统，更具体地说，本发明涉及具有较高操作阻力的燃料补给系统。

背景技术

燃料电池是一种直接将如燃料和氧化剂之类的反应物化学能量，转换成直流电(DC)的装置。基于应用上的大幅增加，与传统的矿石燃烧发电机及如锂电池类型的携带式储存电源相比，燃料电池具有更高的效率。

通常，燃料电池技术包括各种不同类型燃料电池，如碱性燃料电池、高分子膜燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池及酵素燃料电池。现今较重要的燃料电池可分为许多类型，即(i)使用压缩氢气(H₂)做为燃料的燃料电池，(ii)使用酒精如甲醇(CH₃OH)、金属氢化物如硼氢化钠(NaBH₄)、碳氢化合物或其它燃料转换成氢气燃料的质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)燃料电池，(iii)可以直接消耗非氢气燃料的质子交换膜燃料电池或直接氧化燃料电池，以及(iv)在高温下直接将碳氢化合物燃料转化为电力的固态氧化物燃料电池(SOFC)。

压缩氢气一般均在高压下保存，因此很难处理，此外，通常需要大型储存盒，对小型消费性电子装置不能将其制备地充分小。传统重组型燃料电池需要转化剂及其它蒸发与辅助系统，将燃料转化成氢气以在燃料电池中与氧化剂相互反应。最近的发展让转化或重组型燃料电池有希望供消费性电子装置使用。最常见的直接氧化燃料电池是直接甲醇燃料电池或DMFC。其它直接氧化燃料电池包括直接乙醇燃料电池及直接四甲基碳酸盐燃料电池。直接甲醇燃料电池的甲醇在燃料电池中直接与氧化物进行反应，是最简单也可能是最小型的燃料电池，但是也拥有相当可观的电力应用可供消费性电子装置使用。固态氧化物燃料电池(SOFC)在高热转化碳氢化合物燃料，如丁烷，以产生电力。SOFC需要范围在1000℃的相对高温才可让燃料电池产生反应。

每一种类型的燃料电池产生电力所需的化学反应都不同。以直接甲醇燃料电池为例，直接甲醇燃料电池每个电极的化学电气反应以及整体的反应如下所示：

阳极的半反应：

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^-

阴极的半反应：

1.5O₂+6H⁺+6e^-→3H₂O

整体燃料电池反应：

CH₃OH+1.5O₂→CO₂+2H₂O

因为氢离子(H⁺)透过质子交换膜由阳极移动到阴极，以及自由电子(e^-)无法穿透质子交换膜的缘故，电子流经外部电路，并在外部电路产生电流。外部电路可能用于供电给任何可用的消费性电子装置，如行动电话、计算器、个人数字助理器、笔记型计算机及电源工具等。

直接甲醇燃料电池已揭露于美国专利案号第5,992,008号及第5,945,231号案中，于此并入本文参考。通常，质子交换膜是由如杜邦公司的薄膜之类的聚合物制作而成，它是一种磺酰全氟化聚合物，厚度范围大约在0.05毫米到0.5毫米，或是其它适合的薄膜。阳极一般由铁弗龙碳纸制作而成，并由已含有铂-钌金属沉淀的催化剂薄层所支撑。而阴极是一种气体扩散电极将铂金属粒子结合在薄膜的一边。

另一种金属氢化物，如硼氢化钠，重组型燃料电池的燃料电池反应如下：